JP5443724B2 - Audio signal processing circuit - Google Patents
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Description
本発明は、消費電力を低減させた音声信号処理回路に関する。 The present invention relates to an audio signal processing circuit with reduced power consumption.
ボイスレコーダ等では、音声信号を圧縮して不揮発性メモリに記録する処理が行われる。このとき、ボイスレコーダに備えられるエンコーダICは、アナログ信号をアナログ/デジタル変換回路にてデジタル信号化し、エンコーダにて圧縮音楽データを生成して不揮発性メモリに格納する。 In a voice recorder or the like, a process of compressing an audio signal and recording it in a nonvolatile memory is performed. At this time, the encoder IC provided in the voice recorder converts the analog signal into a digital signal by an analog / digital conversion circuit, generates compressed music data by the encoder, and stores it in the nonvolatile memory.
図6は、従来の音声信号処理回路100の例である。従来の音声信号処理回路100は、図6に示すように、アナログ/デジタル変換部(ADC)10、クロック制御部12及びエンコード部14を含んで構成される。音声信号処理回路100には、不揮発性メモリ102が接続され、音声信号処理回路100で処理された音声信号を記録する。
FIG. 6 is an example of a conventional audio
ADC10は、入力された音声のアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル化する。クロック制御部12は、ADC10のサンプリング周波数が、例えば44.1kHzとなるようなクロックを生成し、ADC10へ供給する。エンコード部14は、ADC10でデジタル化された音声信号を所定の圧縮方式に従ってエンコードして不揮発性メモリ102に記憶させる。
The
ところで、音声信号処理回路100においてADC10のサンプリング周波数が高くなるにつれて、ADC10における消費電力が大きくなる。
Incidentally, as the sampling frequency of the
本発明は、上記課題を鑑み、消費電力を低減させた音声信号処理回路を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an audio signal processing circuit with reduced power consumption.
本発明の1つの態様は、音声信号をデジタル信号に変換する音声信号処理回路であって、前記音声信号を所定のサンプリング周波数のデジタルの音声信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、前記アナログ−デジタル変換部で変換されたデジタルの前記音声信号を前記サンプリング周波数により得られたデジタルの前記音声信号の周波数帯域よりも高い周波数帯域に補間する高域補間処理部と、前記高域補間処理部で処理された前記音声信号を符号化するエンコード部と、を備えることを特徴とする音声信号処理回路である。 One aspect of the present invention is an audio signal processing circuit that converts an audio signal into a digital signal, the analog-digital conversion unit converting the audio signal into a digital audio signal having a predetermined sampling frequency, and the analog- A high-frequency interpolation processing unit that interpolates the digital audio signal converted by the digital conversion unit into a frequency band higher than the frequency band of the digital audio signal obtained by the sampling frequency; and the high-frequency interpolation processing unit An audio signal processing circuit comprising: an encoding unit that encodes the processed audio signal.
ここで、前記高域補間処理部は、前記高域補間処理部は、前記アナログ−デジタル変換部で変換された前記音声信号の一部を除去した信号を生成するダウンサンプリング部と、前記ダウンサンプリング部において除去された信号部分に0信号を挿入するアップサンプリング部と、前記アップサンプリング部において処理された信号にフィルタ処理を施すフィルタ部と、を備えることが好適である。 The high-frequency interpolation processing unit includes a down-sampling unit that generates a signal obtained by removing a part of the audio signal converted by the analog-digital conversion unit, and the down-sampling unit. It is preferable to include an upsampling unit that inserts a zero signal into the signal portion removed by the unit, and a filter unit that performs a filtering process on the signal processed by the upsampling unit.
また、前記高域補間処理部は、補間処理を施すか否かを選択することが可能であり、前記アナログ−デジタル変換部は、前記高域補間処理部が補間処理を行うか否かに応じて、前記サンプリング周波数を変更することが好適である。 The high-frequency interpolation processing unit can select whether or not to perform interpolation processing, and the analog-to-digital conversion unit can determine whether or not the high-frequency interpolation processing unit performs interpolation processing. It is preferable to change the sampling frequency.
本発明によれば、消費電力を低減させると共に、高品質な音声信号を生成する音声信号処理回路を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while reducing power consumption, the audio | voice signal processing circuit which produces | generates a high quality audio | voice signal can be provided.
本発明の実施の形態における音声信号処理回路200は、図1に示すように、アナログ/デジタル変換部(ADC)20、クロック制御部22、高域補間処理部24及びエンコード部26を含んで構成される。音声信号処理回路200には、不揮発性メモリ202に接続される。音声信号処理回路200は、アナログの音声信号をデジタル化し、さらに圧縮処理等を施して不揮発性メモリ202に記憶させる。
As shown in FIG. 1, the audio
ADC20は、サンプリング部に相当する処理を行う。ADC20は、アナログの音声信号の入力を受けて、クロック制御部22において生成されるサンプリングクロックに同期させて音声信号をデジタル化して出力する。例えば、1サンプルを8ビットや16ビットのデジタル信号へ変換し、高域補間処理部24へ出力する。
The ADC 20 performs processing corresponding to the sampling unit. The ADC 20 receives an analog audio signal, digitizes the audio signal in synchronization with the sampling clock generated in the
クロック制御部22は、ADC20で使用されるサンプリングクロックを生成してADC20へ出力する。クロック制御部22は、例えば、フェーズ・ロック・ループ(PLL)回路を含んで構成することができる。本実施の形態では、クロック制御部22は、エンコード部26に入力される音声信号のサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数となるクロックを生成して出力する。例えば、エンコード部26に入力される音声信号のサンプリング周波数が44.1kHzであるとすると、その1/2の周波数の22.05kHzのサンプリング周波数となるクロックを生成して出力する。
The
このように、本実施の形態における音声信号処理回路200では、ADC20でのサンプリング周波数をエンコード部26に入力される音声信号のサンプリング周波数よりも低い周波数となるクロックを用いることによってADC20で用いられるクロックの周波数を低減することができ、ADC20における消費電力を抑制することができる。
As described above, in the audio
高域補間処理部24は、ADC20においてデジタル化された信号の帯域より高い周波数帯域に拡張する。高域補間処理については、特許第3820331号公報に記載されている技術を適用することができる。
The high-frequency
図2及び図3を参照して、高域補間処理部24の構成を説明する。図2及び図3に示す例は、高域補正処理を施した信号をそのまま出力することを特徴とする。高域補間処理部24は、図2に示すように、レジスタ30、ダウンサンプリング部32、アップサンプリング部34、フィルタ処理部36及びセレクタ38を含んで構成される。
The configuration of the high frequency
ダウンサンプリング部32は、入力される信号に対して、ダウンサンプリング処理を施す。具体的には、入力される信号の一部を所定の周期で除去して、単位時間当りに入力される信号のサンプリング数を減少させ、アップサンプリング部34へ出力する。すなわち、入力される信号を所定の周期で間引いて出力する。
The
アップサンプリング部34は、入力される信号に対して、アップサンプリング処理を施す。具体的には、ダウンサンプリング部32において除去された信号部分に0信号を挿入してフィルタ処理部36へ出力する。すなわち、ダウンサンプリング部32において間引かれた信号に所定の周期で0信号を挿入し、単位時間当りのサンプリング数を増加させて出力する。
The
フィルタ処理部36は、0信号が所定の周期で挿入された信号に対して、レジスタ30に格納されたフィルタ計数に基づいてフィルタ処理を施す。これによって、フィルタ処理部36は、挿入された0信号を適宜な値に修正し、高域部分の信号が補間されかつ平準化された信号を出力する。補間処理によって得られる周波数特性は、レジスタ30に格納しておくフィルタ係数によって調整することができる。
The
セレクタ38は、高域補間処理が施される前の信号と、フィルタ処理部36から出力される信号と、を選択的に出力する。高域補間処理を行う場合、セレクタ38はフィルタ処理部36が出力する信号を選択して出力する。
The
図3(a)は、ADC20から出力される信号について、高域補間処理を施す前の信号の周波数特性80を示す。この信号に対して高域補間処理を施すことによって、高い周波数領域の信号が補間されるため、図3(b)に示すように、ADC20から出力される信号よりも高い周波数特性82の信号が得られる。
FIG. 3A shows the
次に、図4及び図5を参照して、高域補間処理部24の別例を説明する。図4及び図5に示す例は、高域補間処理を施した信号のうち高域部分のみを抽出し、高域補間前の信号に加算して出力する構成としたことを特徴とする。本例における高域補間処理部24は、図4に示すように、レジスタ40、ダウンサンプリング部32、アップサンプリング部34、フィルタ処理部42、加算器44及びセレクタ46を含んで構成される。
Next, another example of the high-frequency
ダウンサンプリング部32及びアップサンプリング部34は、上記図2の例と同様の処理を行うので説明を省略する。
The
フィルタ処理部42は、0信号が所定の周期で挿入された信号に対して、レジスタ40に格納されたフィルタ係数に基づいてフィルタ処理を施す。これによって、フィルタ処理部42は、挿入された0信号を適宜な値に修正し、高域部分の信号が補間されかつ平準化された信号のうち、高域部分の信号を抽出して出力する。補間処理によって得られる周波数特性は、レジスタ40に格納しておくフィルタ係数によって調整することができる。
The
加算器44は、高域補間処理を施す前の信号と、フィルタ処理部42が出力する高域部分の信号とを加算して、高域部分が補間された信号を生成する。セレクタ46は、高域補間処理が行われた信号と、加算器44が出力する信号と、を選択して出力する。高域補間処理を行う場合、セレクタ46は加算器44が出力する信号を選択して出力する。このとき、加算器44に入力される高域補間処理が施される前の信号は、図示しない遅延回路によって所定遅延時間だけ遅延させることが好適である。これによって、加算器44は、高域補間処理を施す前の信号と高域部分の補間信号のタイミングと同期させて加算することができる。
The
図5(a)は、ADC20から出力される信号について、高域補間処理を施す前の信号の周波数特性90を示す。この信号に対して高域補間処理を施すことによって、高い周波数領域の信号が補間されるため、図5(b)に示すように、ADC20から出力される信号よりも高い周波数特性92の信号が得られる。図4の例では、図5(b)の信号から高域部分94を抽出して、図5(c)に示すように、ADC20から出力される信号に加算して最終的な周波数特性96を有する信号を生成して出力する。
FIG. 5A shows the
図2に示す高域補間処理部24の例は、処理する音声信号の周波数特性の上限が比較的低い場合に用いることが好適である。すなわち、元の音声信号には高域部分の信号が少ないため、補間された高域部分の音声信号と干渉する可能性が低い。そのため、この高域補間処理部24は、高域補間処理を施した音声信号をそのまま出力することによって、高品質な音声信号として出力することができる。
The example of the high-frequency
また、図4に示す高域補間処理部24の例は、処理する音声信号の周波数特性の上限が比較的高い場合に用いることが好適である。すなわち、元の音声信号には高域部分の信号が比較的多いため、補間された高域部分の音声信号と干渉する可能性が高い。そのため、この高域補間処理部24は、干渉する可能性が高い高域部分の信号を除去し、ADC20からの出力信号に加算して出力することによって、高品質な音声信号として出力することができる。
The example of the high-frequency
エンコード部26は、高域補間処理部24によって高域補間処理された信号を受けて、圧縮処理等を含む符号化処理を行う。エンコード部26は、所定の圧縮方式に従ったエンコード処理を行って、その結果を不揮発性メモリ202に記憶させる。不揮発性メモリ202は、着脱可能なメモリカードや内蔵の半導体メモリ、ハードディスク等の様々なメモリとすることができる。
The
本発明の実施の形態では、図2及び図4に示すように、高域補間処理部24は高域部分が補間された信号と、高域補間処理を施さない信号とを選択的に出力できる構成を備える。ADC20による消費電力を下げることを優先する場合、クロック制御部22は低い周波数のクロックを出力してADC20の出力する音声信号のサンプリング周波数を低くすると共に、高域補間処理部24は高域補間処理を施した音声信号を出力する。また、エンコード部26の出力する圧縮された音声信号の音質を優先する場合、クロック制御部22は高い周波数クロックを出力してADC20の出力する音声信号のサンプリング周波数を高くすると共に、高域補間処理部24は高域補間処理を施さない音声信号を出力する。クロック制御部22及び高域補間処理部24の動作を制御することによって、音声信号処理回路200の消費電力と圧縮された音声信号の音質のうち、どちらを優先するかを選択することが可能となる。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 4, the high frequency
以上の処理によって、ADC20では低いサンプリング周波数による処理を行い、そこで得られた音声信号に対して高域補間処理部24でサンプリング周波数より高い周波数帯域まで補間処理を施すことによって、ADC20における消費電力を低減すると共に、圧縮された音声信号の音質の低下を防ぎ、高品質な音声信号を生成することができる。
Through the above processing, the
10 ADC、12 クロック制御部、14 エンコード部、20 ADC、22 クロック制御部、24 高域補間処理部、26 エンコード部、30 レジスタ、32 ダウンサンプリング部、34 アップサンプリング部、36 フィルタ処理部、38 セレクタ、40 レジスタ、42 フィルタ処理部、44 加算器、46 セレクタ、100 音声信号処理回路、102 不揮発性メモリ、200 音声信号処理回路、202 不揮発性メモリ。 10 ADC, 12 clock control unit, 14 encoding unit, 20 ADC, 22 clock control unit, 24 high frequency interpolation processing unit, 26 encoding unit, 30 register, 32 down sampling unit, 34 up sampling unit, 36 filter processing unit, 38 Selector, 40 registers, 42 filter processing unit, 44 adder, 46 selector, 100 audio signal processing circuit, 102 non-volatile memory, 200 audio signal processing circuit, 202 non-volatile memory.
Claims (2)
前記音声信号を所定のサンプリング周波数のデジタルの音声信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記アナログ−デジタル変換部で変換されたデジタルの前記音声信号を前記サンプリング周波数よりも高い周波数帯域に補間する高域補間処理部と、
前記高域補間処理部で処理された前記音声信号を符号化するエンコード部と、
を備え、
前記高域補間処理部は、
前記アナログ−デジタル変換部で変換された前記音声信号の一部を除去した信号を生成するダウンサンプリング部と、
前記ダウンサンプリング部において除去された信号部分に0信号を挿入するアップサンプリング部と、
前記アップサンプリング部において処理された信号にフィルタ処理を施すフィルタ部と、
を含み、
前記高域補間処理部は、補間処理を施すか否かを選択することが可能であり、
前記アナログ−デジタル変換部は、前記高域補間処理部が補間処理を行う場合、前記サンプリング周波数を下げることを特徴とする音声信号処理回路。 An audio signal processing circuit for converting an audio signal into a digital signal,
An analog-to-digital converter that converts the audio signal into a digital audio signal having a predetermined sampling frequency;
A high-frequency interpolation processing unit that interpolates the digital audio signal converted by the analog-digital conversion unit into a frequency band higher than the sampling frequency;
An encoding unit for encoding the audio signal processed by the high-frequency interpolation processing unit;
With
The high-frequency interpolation processing unit
A downsampling unit for generating a signal obtained by removing a part of the audio signal converted by the analog-digital conversion unit;
An upsampling unit that inserts a zero signal into the signal portion removed in the downsampling unit;
A filter unit that performs filtering on the signal processed in the upsampling unit;
Including
The high frequency interpolation processing unit can select whether or not to perform an interpolation process,
The audio signal processing circuit, wherein the analog-digital conversion unit lowers the sampling frequency when the high-frequency interpolation processing unit performs interpolation processing.
前記高域補間処理部は、さらに、前記アナログ−デジタル変換部から出力された音声信号と前記フィルタ部においてフィルタ処理された音声信号とを加算する加算器を含むことを特徴とする音声信号処理回路。
The audio signal processing circuit according to claim 1,
The high-frequency interpolation processing unit further includes an adder that adds the audio signal output from the analog-digital conversion unit and the audio signal filtered in the filter unit. .
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